一種新型軟開關(guān)PFC電路的分析與仿真

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電源發(fā)展到今天，經(jīng)歷了相控電源，線形電源，和開關(guān)電源的發(fā)展歷程，并且現(xiàn)在更朝著小型化綠色化的方向發(fā)展。相控電源體積大，重量重，有龐大的工頻變壓器和電抗器及電容，變壓器電抗器鐵損及銅損較大，有溫升散熱通風問題，其中和效率只在60%～80%左右，功率因數(shù)低，約為0.6～0.7，穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度差，小于2%，紋波系數(shù)大，小于2%，無備份或1+1備份，故障或檢修時必需停機處理，并且有些元件是無法更換的，由分立元件組成，難以控制，自動化程度低，在輸入電源波動較大或嚴重不平衡時，無法輸出穩(wěn)定的直流電，龐大的工頻變壓器及電抗器發(fā)出的噪音較大，約有60dB。由于相控電源的這么多的缺點，就迫切需要一種新型的電源來代替它，隨著半導體器件的發(fā)展，也給開關(guān)電源的出現(xiàn)提供了契機。開關(guān)電源體積小，重量輕，綜合效率高，大于96%，功率因數(shù)高，大于0.92，穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度高，小于0.5%，紋波系數(shù)小，小于0.1%，模塊積木式組合結(jié)構(gòu)，實行N+1配套，可以在運行中帶電更換模塊，維護方便，可靠性高，自動化程度高，具有智能設備的性能，有微機控制、遠端接口，組成智能化電源系統(tǒng)，便于集中監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守，一般相控難于做到的，開關(guān)電源均能做到，對交流輸入電源要求范圍寬，在輸入電源波動較大或嚴重不平衡時，仍能輸出穩(wěn)定的直流電，電源的噪音主要是風機發(fā)出的噪音，噪音小于50dB。線形電源也由于其體積大，效率低少出電源，只在對效率要求不高的情況下運用于小功率電源中。

由于在相控整流電路中由于其基波電壓和基波電流存在位移因數(shù)，在開關(guān)整流電路中只有當線路的峰值電壓大于濾波電容兩端的電壓時，整流元件中才有電流流過，因此造成了功率因數(shù)低，形成了諧波電流。諧波電流對電網(wǎng)又存在以下幾方面的危害，影響了綠色化的實現(xiàn)。

①諧波電流的“二次效應”，即電流流過線路阻抗而造成的諧波壓將反過來使電網(wǎng)電壓波形也發(fā)生畸變。

②諧波電流引起電路故障，損壞設備。如使線路和配電設備過熱，諧波電流還會引起電網(wǎng)LC諧振，或者高次諧波電流流過電網(wǎng)的高壓電容，使之過流、過熱而導致電容器損壞。

③三相四線制電路中，三次諧波在中線中的電流同相位，合成中線電流很大，可能超過相電流，中線又無保護裝置，使中性線因過流而導致中型線過熱而引起火災并損壞電氣設備。

④諧波電流對自身及同一系統(tǒng)中的其它電子設備產(chǎn)生惡劣的影響，如引起電子設備誤操作，引起電話網(wǎng)噪音，引起照明設備故障等。

隨著功率因數(shù)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的功率因數(shù)校正技術(shù)及其拓撲被提了出來，現(xiàn)有的有單級功率因數(shù)校正，兩級功率因數(shù)校正。按相數(shù)分可分為單相的和三相的。不同的拓撲或多或少的存在這樣或者那樣的問題。隨著提出了綠色化的同時，人們也越來越多的追求高效率，高功率密度，低EMI，小型化的電源，因此，本文所要提出的新型軟開關(guān)功率因數(shù)電路就應運而生。

1 主電路拓撲